客運(yùn)專線運(yùn)梁車過隧道可行性技術(shù)分析

1、客運(yùn)專線運(yùn)梁車運(yùn)箱梁過隧道的可行性分析武小芳（中鐵七局集團(tuán)第一工程有限公司洛陽471001）摘要：通過對新建鐵路天津至秦皇島客運(yùn)專線四標(biāo)線路平縱曲線、隧道結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)梁車結(jié)構(gòu)尺寸及雙線簡支箱梁尺寸等在運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道過程中對箱梁翼緣板凈空影響分析，并采取臨時(shí)降低隧道鋪底高程等措施，以達(dá)到運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道及節(jié)約梁場建設(shè)成本的目的。關(guān)鍵詞：雙線簡支箱梁運(yùn)梁車 隧道結(jié)構(gòu)尺寸平縱曲線隨著高速鐵路建設(shè)的全面展開，雙線簡支箱梁在高速鐵路中得以全面的運(yùn)用，在建設(shè)項(xiàng)目箱梁制運(yùn)架總體方案的制定過程中因隧道結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)梁車尺寸、箱梁結(jié)構(gòu)尺寸及隧道凈空等因素影響，需另設(shè)梁場或部分箱梁改為現(xiàn)澆法施工。如果采取措施能使

2、運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道，將對梁場建設(shè)布置、箱梁的運(yùn)架方案給予充足的調(diào)整空間，針對這一情況，本文以新建設(shè)鐵路天津至秦皇島客運(yùn)專線四 標(biāo)箱梁的制運(yùn)架為例，通過對運(yùn)梁車過隧道的可行性技術(shù)分析入手，探索雙線簡支箱梁運(yùn)梁過隧道 的施工方法，從而達(dá)到降低梁場建設(shè)投入、優(yōu)化箱梁的制運(yùn)架方案及縮短工期的目的。1工程概況新建鐵路天津至秦皇島客運(yùn)專線四標(biāo)雙線簡支箱梁共833孑L,全線所有隧道工程零散分布于四標(biāo)段內(nèi)，按指導(dǎo)性施工組織設(shè)計(jì)，自柳新莊隧道至東山隧道間602孔箱梁由7號(hào)灤縣梁場負(fù)責(zé)箱梁制運(yùn)架工作。在架橋機(jī)的就位及箱梁的運(yùn)架過程中需通過部分隧道，其中7號(hào)灤縣梁場運(yùn)架需通過依次通過峰山隧道、馬莊子隧道、常家溝隧道及

3、張家溝隧道。采用北京萬橋DJ900過隧道架橋機(jī)及秦皇島通聯(lián)TLC900運(yùn)梁車進(jìn)行箱梁的運(yùn)架。2結(jié)構(gòu)尺寸及相關(guān)設(shè)備參數(shù)2.1隧道結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)設(shè)計(jì)文件 津秦客專施隧參 01，津秦客運(yùn)專線隧道斷面內(nèi)輪廓凈面積不小于100m2,隧道線間距為5m且曲線地段不考慮加寬。隧道內(nèi)設(shè)雙側(cè)求援通道 1.5m,求援通道走行面高于軌面 30cm。 隧道內(nèi)鋪設(shè)CRTSI型板式無碴軌道， 軌頂至仰拱填充面（或底板頂面）高度為0.779m。隧道大圓半 徑665cm,n級圍巖底板及找平層厚度為 40cm,其余仰拱填充內(nèi)圓半徑/ 1567mm最大厚度122cm,。2.2運(yùn)梁車結(jié)構(gòu)尺寸空載狀態(tài)運(yùn)梁車含馱梁臺(tái)車的整體高度為中位37

4、63.7mm,上下可調(diào)土 300mm重載狀態(tài)下在空載的狀態(tài)下考慮輪胎變形80mm故重載下運(yùn)梁車含馱梁臺(tái)車整體高度為中位3683.7 ± 300mm亦即整體最大高度為3983.7mm最低高度為3383.7mm；梁車過隧道時(shí)，運(yùn)梁車含馱梁臺(tái)車整體高度調(diào)整為3500mm此時(shí)梁車可調(diào)整最大高度為3500mm-3383.7mm=116.3mm運(yùn)梁車過隧道時(shí)考慮照明要求，對運(yùn)梁車進(jìn)行改裝，配備了獨(dú)立的發(fā)電機(jī)組作為照明系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)供電。調(diào)整后運(yùn)梁車全長（含兩端駕駛室）42.5m，不含駕駛室長39m,運(yùn)梁車兩側(cè)輪胎最外邊2.3箱梁尺寸3.1直接運(yùn)梁過隧道首先論證運(yùn)梁車直接運(yùn)梁過隧道方案的可行性，運(yùn)

5、梁車直接在設(shè)計(jì)底板頂或仰拱填充頂面行走。緣距離為6.3m。3可行性技術(shù)分析根據(jù)經(jīng)規(guī)院頒布的通橋（2008） 2322A- H圖集，32m雙線簡支箱梁頂寬 12m梁底寬5m梁高3.078m。接觸網(wǎng)支柱最外緣螺栓柱距翼緣板外側(cè)0.115m，高出梁頂面0.608m。因不同圍巖襯砌隧道內(nèi)輪廓均相同，在此以n級圍巖襯砌類型為例進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證。根據(jù)上圖，經(jīng)計(jì)算:式中：H=R+H1+H2-H3-H4=328.2cm(1)R為隧道內(nèi)輪廓半徑，取 665cm；H1為隧道內(nèi)輪廓圓心與內(nèi)軌頂高差，取243cm；H2為內(nèi)軌頂與底板頂或仰拱填充頂面高差，取78cm；H3為32m雙線簡支箱梁高度，取 307.8cm ；H4

6、為運(yùn)梁車重載過隧道時(shí)高度（含馱梁臺(tái)車），取350cm。根據(jù)圓形幾何性質(zhì)可得：L 2<R2 （R H）21148.8cm. /由上式可見梁頂總寬度 1200mm大于L,不能直接運(yùn)箱梁過隧道。經(jīng)上述計(jì)算可以確定，采用運(yùn)梁車直接運(yùn)輸箱梁過隧道方法不具備可行性。3.2臨時(shí)降低隧道鋪底運(yùn)梁過隧道根據(jù)施工者客運(yùn)專線隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，擬采用臨時(shí)降低隧道鋪底頂面（亦即降低底板頂面或仰 拱填充頂面）高程的方法，以達(dá)到滿足運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道施工要求。在運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)，梁頂與隧道內(nèi)輪廓最小安全距離按15cm考慮，運(yùn)梁車重載時(shí)高度（含馱梁臺(tái)車）為350cmo運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)基本技術(shù)參數(shù)運(yùn)梁車高度（含馱梁臺(tái)車）

7、/ H4=350cm運(yùn)梁車兩側(cè)輪胎最外邊緣距離為W=630cm隧道內(nèi)輪廓半徑/ R=665cm隧道內(nèi)輪廓圓心與內(nèi)軌頂高差，H仁243cm內(nèi)軌頂與底板頂或仰拱填充頂面高差 H2=78cm/ 32m雙線簡支箱梁高度 H3=307.8cm；可行性分析方法按照上述基本參數(shù)，可從以下兩方面進(jìn)行可行性技術(shù)分析：3.2.2.1 控制梁頂凈空，確保梁車行走面不侵入仰拱二次襯砌假定預(yù)留極限凈空3 =15cm （橫向凈空16.22cm）,再根據(jù)運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)運(yùn)梁車的具體設(shè) 備參數(shù)、箱梁高度、箱梁頂板寬度及隧道結(jié)構(gòu)幾何尺寸等數(shù)據(jù)，計(jì)算運(yùn)梁過隧道運(yùn)梁車行走面是否 侵入仰拱二襯。如果侵入仰拱二襯，則此方案不具備可行

8、性。3.222 控制運(yùn)梁車行走面高度，確保梁頂板凈空滿足施工要求假定運(yùn)梁車行走面與仰拱的一條水平弦等高。此弦為水平，且被隧道中心線平分，弦長為運(yùn)梁車兩側(cè)輪胎最外邊緣距離為W=6.3m以上狀態(tài)為方案可行的極限狀態(tài)，若此狀態(tài)下運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)翼緣板頂部凈空3=15cm尚能滿足運(yùn)架梁施工要求，則該方案可行，否則不可行。本文進(jìn)行技術(shù)可行性分析時(shí)采用第一種方法進(jìn)行驗(yàn)證。技術(shù)可行性分析過程僅以V級加強(qiáng)復(fù)合式襯砌為類予以分析，其它襯砌類型可據(jù)此類推，在此不再贅述。3.2.3.1 線路平縱曲線對凈空的影響運(yùn)梁車運(yùn)箱梁通過平面曲線隧道時(shí)，曲線將對箱梁的橫向凈空產(chǎn)生影響。在隧道內(nèi)曲線地段在 保證箱梁兩端凈空滿足

9、要求下，箱梁跨中位曲線內(nèi)側(cè)將出現(xiàn)橫向凈空減小的情況，曲線外側(cè)橫向凈 空將會(huì)增加。新建鐵路天津至秦皇島牢中運(yùn)專線四標(biāo)段涉及運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道的隧道平面曲線全部為直線， 實(shí)際運(yùn)架過程中可不考慮線路平曲線對箱梁橫向凈空的影響。當(dāng)隧道內(nèi)設(shè)置有豎曲線時(shí)，豎曲線將對箱梁的豎向凈空造成影響。箱梁通過隧道豎曲線地段時(shí)，箱梁跨中翼緣板位置將出現(xiàn)豎向凈空增加或減小的情況。當(dāng)豎曲線為凸形時(shí)，跨中翼緣板豎向凈空增加，此種情況的出現(xiàn)更有利于箱梁的過隧道運(yùn)架；當(dāng)豎曲線為凹形時(shí)，跨中翼緣板豎向凈空減小。最不利情況出現(xiàn)在箱梁整體位于豎曲線上，其減小值可按下式計(jì)算:_2L 4mm4(3)上式中豎曲線半徑 R按30000m計(jì)算。3

10、23.2 直線段且不設(shè)豎曲線的技術(shù)分析采用控制翼緣板頂部凈空3=15cm的方法進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，以V級加強(qiáng)襯砌類型為例，其幾何尺寸如下圖所示：根據(jù)上圖，經(jīng)計(jì)算:415cm(4)式中:R2為與隧道內(nèi)輪廓圓同心圓的半徑，取650cm；L為箱梁翼緣板寬度，取 1200cm；H為翼緣板頂與拱頂高差；3為翼緣板頂外緣與內(nèi)輪廓距離，暫以15cm計(jì)。由上式可得 H=H4+H3+H-R1-H1-H2=86.8cm(5)式中：H1為隧道內(nèi)輪廓圓心與內(nèi)軌頂高差，取243cm；H2為內(nèi)軌頂與底板頂或仰拱填充頂面高差，取78cm；H3為32m雙線簡支箱梁高度，取307.8cm ；H4為運(yùn)梁車高度(含馱梁臺(tái)車)，取350cm

11、；R1為隧道內(nèi)輪廓圓半徑，取 665cm；由上圖亦可計(jì)算得：A R3R；2Li32cm(6)式中:R3為仰拱內(nèi)圓半徑，取1567cm；L1為仰拱內(nèi)圓一條水平弦弦長，取630cmA為弦長為L1弦所對的弦矢距；由設(shè)計(jì)圖紙可知仰拱填充最大深度為122cm ,顯然按圖中所示下式成立A+B=122cm 貝U B=90cm-(7)由上述(5)式及(7)式，B>A H,再結(jié)合圖5可知，運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)，在保證凈空的要求下，運(yùn)梁車行走在仰拱面以上 3.2cm。如再考慮凸形豎曲線對箱梁翼緣板頂部凈空影響(4 =4mm,理論運(yùn)梁車行走面與底板或仰拱頂?shù)呢Q直距離H= 2.8cm。由此可以得出如下結(jié)論：當(dāng)運(yùn)梁

12、車(含馱梁臺(tái)車)高度為3.5m (暫不考慮運(yùn)梁車可下調(diào)116.3mm),運(yùn)輸32m箱梁過隧道時(shí)，采用暫時(shí)降低底板或仰拱填充面高度方案，運(yùn)梁車行走面高于仰拱填充面，運(yùn)梁車行走面不直 接接觸仰拱襯砌，在確保二次襯砌整體穩(wěn)定的同時(shí)能滿足箱梁的運(yùn)架要求，具備可操作性。4運(yùn)梁過隧道施工方案經(jīng)過以上述理論計(jì)算，理論運(yùn)梁車行走面至底板或仰拱填充頂面高差H= 86.8mm,考慮行車面jF不平整及運(yùn)梁車加工誤差影響，施工時(shí) H值按90cm考慮。同時(shí)不考慮箱梁預(yù)制過程中預(yù)埋接觸網(wǎng)支柱螺栓，采用預(yù)埋套筒，箱梁架設(shè)完成后再植入螺栓并進(jìn)行錨固。4.1各類圍巖襯砌類型施工總體方案4.1.1 n級襯砌地段n級圍巖段道床底為

13、30cmC35鋼筋混凝土底板及 10cm的底板找平層，需道床底面以下預(yù)留90cm,以滿足運(yùn)梁車過隧道時(shí)的凈空要求。同時(shí)為確保襯砌臺(tái)車在施工拱墻二襯有必要的工作面，兩側(cè)各預(yù)留207.8cm的襯砌臺(tái)車行車平臺(tái)，平臺(tái)頂面與設(shè)計(jì)底板頂標(biāo)高一致。輪胎外緣預(yù)留35cm的活動(dòng)空間，以便箱梁運(yùn)架過程中調(diào)整運(yùn)梁車行走軌跡。施工時(shí)需在設(shè)計(jì)的底板開挖線下挖50cm,考慮到實(shí)際爆破作業(yè)不平順情況，n級圍巖自設(shè)計(jì)底板開挖60cm。開挖完成后再施作 10cm的C35混凝土找平層，確保運(yùn)梁車通過時(shí)的整體平順。具體細(xì)部尺寸見下圖 64圖6川級、W級及V級襯砌地段僅以v級加強(qiáng)襯砌地段為例，除n級圍巖采用上述上述方法施作外，其實(shí)

14、均參照下圖施工。V級加強(qiáng)圍巖段道床底為50cm122cm厚C25混凝土仰拱填充、65cm厚C35鋼筋混凝土仰拱襯及28cm厚C35噴射混凝土。過梁時(shí)道床底面以下預(yù)留90cm,以滿足運(yùn)梁車過隧道時(shí)的凈空要求。同時(shí)為確保襯砌臺(tái)車在施工二襯有必要的工作面，兩側(cè)各預(yù)留207.8cm的平臺(tái)，平臺(tái)頂面與設(shè)計(jì)仰拱填充頂標(biāo)高一致。輪胎外緣預(yù)留35cm的活動(dòng)空間，以便及時(shí)調(diào)整運(yùn)梁車行走軌跡。川級、W級及V級圍巖仰拱及仰拱下部初期支護(hù)按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，施工完成后仰拱填充暫不一次成型，僅施工運(yùn)梁車行走面找平層。具體細(xì)部尺寸見下圖7用in寸蚩上夷運(yùn)萊左寸棒対老苗無勇圖74.2施工過程控制措施以上總體方案經(jīng)理論計(jì)算，

15、依據(jù)目前設(shè)備機(jī)械參數(shù)及隧道結(jié)構(gòu)尺寸，能保證運(yùn)梁車在凈空為 15cm狀態(tài)下通過隧道。雖然運(yùn)梁車尚存在一定的高度調(diào)整空間，但在理論計(jì)算中并未考慮。此下調(diào) 空間為116.3mm,作為發(fā)生不可預(yù)見性緊急情況時(shí)調(diào)整運(yùn)梁車高度，以確保運(yùn)梁車順利通過。本方案目前是建立在理論的理想狀態(tài)下的技術(shù)分析而得出，現(xiàn)場施工隧道內(nèi)輪廓凈空減小、運(yùn) 梁車行走面縱坡不平順、運(yùn)梁車加工機(jī)械誤差、運(yùn)梁車走行線路等都可能對箱梁頂凈空造成直接影 響。因此在施工過程中采取措施工加強(qiáng)對相關(guān)技術(shù)參數(shù)的誤差控制顯得尤為重要。施工過程控制可從以下幾方面入手:圍巖量測控制嚴(yán)格按鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程 進(jìn)行隧道的監(jiān)控量測工作，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性及

16、完整性。 在二次襯砌施工前對監(jiān)控量測進(jìn)行回歸分析，預(yù)測最終的變形量，并在二襯施工前予以預(yù)留變形量，確保變形穩(wěn)定后隧道內(nèi)輪廓不小于設(shè)計(jì)要求。422施工測量控制運(yùn)架前加大測量工作力度，對涉及通過運(yùn)梁車的隧道的測量工作在現(xiàn)行規(guī)范要求的基礎(chǔ)上增加 監(jiān)測頻次、提高測量精度。尤其是對隧道的內(nèi)輪廓凈空控制、線路平縱定位控制及運(yùn)梁車行走面高 程控制，予以高度重視，各部分結(jié)構(gòu)成型后精度控制在5mm以內(nèi)。箱梁裝車后對箱梁頂至地面高差進(jìn)行測量。隧道內(nèi)輪廓控制運(yùn)架前襯砌臺(tái)車定位時(shí)加強(qiáng)對臺(tái)車面板的定位控制，預(yù)留襯砌收斂變形值，確保滿足規(guī)范要求 及襯砌收斂穩(wěn)定后內(nèi)輪廓不小于設(shè)計(jì)內(nèi)輪廓。施工質(zhì)量控制運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)運(yùn)梁車

17、及箱梁結(jié)構(gòu)自重直接作用于作用于仰拱頂，施工過程中加強(qiáng)對仰拱 初期支護(hù)、仰拱及仰拱頂找平層的質(zhì)量控制?；炷梁穸取⒒炷翉?qiáng)度、隧底虛碴及初期支護(hù)參數(shù) 等為重點(diǎn)控制對象。確保運(yùn)梁車通過時(shí)仰拱或找平層承載力滿足要求。中線控制箱梁裝車時(shí)，控制梁體中線與運(yùn)梁車中線偏差；同時(shí)運(yùn)梁車過隧道時(shí)運(yùn)行軌跡盡可能與隧道中 線重合，可事先用油漆標(biāo)出隧道中線及梁車輪胎行走路線，監(jiān)護(hù)人員對運(yùn)梁車的行走軌跡進(jìn)行監(jiān)護(hù)。運(yùn)梁過程監(jiān)控運(yùn)梁車運(yùn)箱梁過隧道時(shí)對箱梁的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)護(hù)，由專人負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)。箱梁頂安排46名監(jiān)護(hù)人員，配置對講機(jī)，隨時(shí)與司機(jī)及外界保持聯(lián)系，及時(shí)傳達(dá)和掌握箱梁翼緣板外緣凈空的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，當(dāng)梁 端或梁跨跨中的凈空小于 5

18、cm的緊急情況時(shí)，應(yīng)立即停車進(jìn)行調(diào)整。運(yùn)梁車運(yùn)梁過隧道時(shí)嚴(yán)格控制運(yùn)梁車行車速度，最大車速不大于0.4m/s ,第一次過隧道時(shí)車速控制在0.2m/s ;運(yùn)梁車司機(jī)優(yōu)先選用經(jīng)驗(yàn)豐富者，嚴(yán)禁生手和非駕駛?cè)藛T操作。4.3應(yīng)急處理方案運(yùn)梁車運(yùn)箱梁過隧道時(shí)，箱梁橫向移動(dòng)范圍僅15cm,運(yùn)梁車中線與隧道中線偏差 <15cmt運(yùn)梁車行進(jìn)過程中肯定會(huì)存在運(yùn)梁車中線偏離隧道中線而導(dǎo)致箱梁頂與隧道內(nèi)輪廓過小或與襯砌發(fā)生劃 擦情況的出現(xiàn)，如此種情況出現(xiàn)后應(yīng)立即停車，采取以下兩種應(yīng)急處理方案：降低運(yùn)梁車高度正常情況下運(yùn)梁車過隧道時(shí)高度為350cm,此時(shí)有116.3mm的下調(diào)空間。出現(xiàn)緊急情況后降低運(yùn)梁車高度，從而增加箱梁頂凈空尺寸，再通過運(yùn)梁車的反復(fù)調(diào)向，可達(dá)到運(yùn)梁車?yán)^續(xù)行進(jìn)要求。運(yùn)梁車斜行運(yùn)梁車可以整體斜向移動(dòng)，可以保證運(yùn)梁車前后沿橫向移動(dòng)一定距離，而不會(huì)出現(xiàn)甩尾的現(xiàn)象。因此通過采用運(yùn)梁車斜行的方法可解除箱梁與襯砌發(fā)生劃擦的危險(xiǎn)。5需注意的問題客運(yùn)專線雙